Радиационно-индуцированные процессы в широкозонных диэлектриках

Изучены эффекты, возникающие в диэлектриках (Al₂O₃ и SiO₂) в поле “мягкого” рентгеновского излучения высокой мощности. Экспериментальные исследования проводили на установке “Ангара-5-1”, в которой возможно достижение импульсной плотности мощности излучения источника вблизи расположения исследуемых образцов до 5 МВт/см². Показано, что в приповерхностном слое облучаемой поверхности диэлектрика генерируются носители зарядов, что приводит к возникновению тока в цепи, включающей диэлектрик. Необходимым условием возникновения тока является наличие “горячих” электронов, которые обеспечивают поверхностную проводимость. Предложена математическая модель, описывающая процесс токовой генерации в диэлектриках при воздействии импульсного мощного рентгеновского излучения. Модель основана на совместном решении кинетических уравнений для рентгеновских фотонов, фотоэлектронов, электронов проводимости и дырок в валентной зоне и самосогласованных уравнений Максвелла. В уравнениях Максвелла вместо стороннего тока вторичных носителей заряда использован ток радиационной проводимости.

The phenomena occurring in dielectrics (Al₂O₃ and SiO₂) in the field of soft X-ray radiation of high power have been investigated. Experimental studies were carried out at the Angara-5-1 facility, which allows to reach the pulsed radiation power density of the source up to 5 MW/cm² at the location of the examined samples. It was revealed that the charge carriers were generated in the near-surface layer of an irradiated dielectric surface, which caused the current generation in a circuit including the dielectric. A necessary condition for current generation is the presence of “hot” electrons, which provide the surface conductivity. A mathematical model was proposed to describe the process of current generation in dielectrics during exposure to pulsed powerful X-ray radiation. The model is based on the joint solution of the kinetic equations for X-ray photons, photoelectrons, conduction electrons and holes in the valence band and self-consistent Maxwell equations. In Maxwell’s equations, instead of the external current of secondary charge carriers, the radioative conduction current was used.